全球竞相研发新型核燃料，对高丰度低浓铀需求日益增长

在核电复兴时代，多国制定战略，计划未来数十年大幅提升核电装机规模，以此推进能源结构多元化、增强长期能源安全。但受俄罗斯能源产品遭到制裁等因素影响，核燃料稳定保供变得错综复杂。如今，各类新型铀燃料为核电行业带来发展新机遇。

目前所有在运营核电站均依靠核裂变反应发电：原子核分裂成两个或多个更小的原子核，并释放其他粒子，裂变过程会释放大量热量与辐射。现有核电站利用该热量烧开水，驱动蒸汽轮机产生电能。核电站通常使用铀燃料，其铀-35（U-235）富集度最高为 5%，为反应堆提供动力。全球科研人员也在全力攻关核聚变技术，力求实现商业化应用，核聚变有望产出储量更为充沛的清洁能源。

当下正在开发的先进反应堆、小型模块化反应堆（SMR），越来越多地需要高丰度低浓铀（HALEU） 作为燃料，这类燃料铀- 35 富集度大于 5%、小于 20%。但目前高丰度低浓铀尚不具备广泛商业化供应条件，只有俄罗斯与中国实现了该燃料的规模化生产。

美国自 2024 年出台俄罗斯铀进口禁令后，政府便集中力量建设本土高丰度低浓铀产能。2023 年 10 月至 2025 年年中，Centrus能源公司在俄亥俄州派克斯顿的示范级浓缩机组，累计产出超过 920 千克高丰度低浓铀。

2026 年 1 月，美国能源部（DoE）划拨 27 亿美元，用于未来十年扩大本国铀浓缩产能。与此同时，英国政府早在 2024 年 1 月宣布，将投入 3 亿英镑扶持高丰度低浓铀生产。

越来越多运营商在小型模块化反应堆中采用由高丰度低浓铀制成的三结构各向同性颗粒燃料（TRISO）。相比传统浓缩铀，该燃料安全性更强、效率更高；同等燃料总量可压缩至更小体积，细小燃料芯块燃尽之前，可消耗更多铀-235。

每一颗 TRISO 颗粒外部包覆三层特种陶瓷及其他功能材料，既能截留裂变气体，又具备优异耐高温性能，避免 TRISO 燃料发生熔融。此外，使用 TRISO 燃料的反应堆一般以氦气或熔盐作为换热介质，而非水；这类介质反应活性更低，或是沸点更高。每一枚 TRISO 芯块本身就是一个微型包容壳体，无需修建巨型构筑物来应对堆芯熔毁事故。尽管 TRISO 燃料成本高于传统核燃料，却可以适配体积更小、造价更低的反应堆机型。

但高丰度低浓铀与 TRISO 燃料的规模化获取依旧存在难题：中核集团是全球唯一具备 TRISO 燃料商业化量产能力的企业，俄罗斯泰内克斯公司则是高丰度低浓铀唯一商业化供应商。受此影响，美国及欧洲多家企业开始探索可用于小型模块化反应堆的替代燃料，降低对俄罗斯、中国相关产品的供应链依赖。

通用日立、西屋电气、Aalo原子等企业没有选用高丰度低浓铀，转而采用升级版低浓铀（LEU+）作为燃料，该燃料可直接从美国现有浓缩设施采购。霍尔台克公司研发的 SMR-300 反应堆，设计上既可使用传统低浓铀，也可适配升级版低浓铀，升级版低浓铀铀 - 235 富集度在 5%~10% 区间。

Aalo原子首席技术官亚西尔・阿拉法特解释了企业将升级版低浓铀作为主力燃料的原因。阿拉法特表示：“我们想要快速实现产品市场化，未来还要扩产建造数百台反应堆，而未来很多年依靠高丰度低浓铀做不到这一点。美国仍在持续为高丰度低浓铀产线投入资金，还在摸索打通整套量产工艺。” 他认为，搭载升级版低浓铀的小型模块化反应堆商业化进度会快于高丰度低浓铀路线，理由是 “美国本土已经有企业着手投产升级版低浓铀”。

美国铀浓缩（Urenco）公司美国分部去年 9 月获得美国核管理委员会批准，可在新墨西哥州尤尼斯厂区生产升级版低浓铀，此后该工厂已开展小批量生产。该企业预计将在 2026 年年中实现商业化量产。

Aalo原子已与美国铀浓缩公司签订燃料供应链协议，为其Aalo-X 实验反应堆供应所需燃料；该反应堆隶属于美国能源部反应堆试点计划，目前仍在研发阶段。企业计划在 2029 年前推出使用升级版低浓铀的商用反应堆 —— Aalo舱式堆。

虽然仍有不少企业继续从俄罗斯采购铀原料，但部分国家一方面着手建设本土高丰度低浓铀产能，另一方面众多企业也在研究更容易获取的替代铀燃料，用于反应堆运行。